Методы изготовления печатных плат (стр. 3 из 4)

Тем не менее, полуаддитивные методы незаменимы, когда необходимо по тем или иным причинам использовать нефольгированные диэлектрические подложки или получать тонкие проводники и зазоры (менее 0,1 мм).

Схема полуаддитивного процесса:

• вырубка заготовки;

• сверление отверстий под металлизацию;

• нанесение тонкого проводящего подслоя (чаще — тонкослойная химическая металлизация медью толщиной до 1 мкм);

• усиление тонкого слоя металлизации — гальваническая затяжка (до 6 мкм);

• нанесение и экспонирование фоторезиста через фотошаблон-позитив;

• основная гальваническая металлизация (до 25 мкм в отверстиях);

• гальваническое нанесение металлорезиста (олова, олова-свинца, олова-никеля, олова-кобальта, серебра, золота, никеля или др.);

• удаление экспонированного фоторезиста;

• вытравливание тонкой металлизации (гальванической затяжки) с пробельных участков;

• стравливание металлорезиста на основе олова для последующего нанесения паяльной маски;

• гальваническое осаждение контактных покрытий на концевые ламели;

• отм ывка платы от остатков технологических растворов;

• глубокая сушка печатной платы;

• нанесение паяльной маски;

• нанесение финишных покрытий на монтажные элементы под пайку;

• нанесение маркировки;

• обрезка платы по контуру;

• электрическое тестирование;

• приемка платы — сертификация. Преимущества:

-использование нефольгированных материалов; хорошее воспроизведение тонких проводников. Недостатки:

-недостаточная адгезия металлизации к диэлектрической подложке;

контакт открытой поверхности диэлектрика с растворами металлизации приводит к его загрязнению и требует дополнительных усилий для обеспечения требуемых электроизоляционных свойств.

1.4.3.2.Аддитивный метод с дифференциальным травлением

Этот процесс отличается от классического лишь тем, что в нем нет металлорезиста: для формирования рисунка используется разница в толщинах металлизации проводников (>30 мкм) и пробельных мест (< 6 мкм). Трудности реализации этого варианта аддитивного процесса состоят в необходимости создания равномерной толщины металлизации по всей поверхности заготовки. Иначе, где-то рисунок будет перетравлен, где-то не вытравлен. Такой равномерности по современным представлениям можно достичь, используя гальваническую металлизацию с реверсом тока и специальные для такой технологии выравнивающие добавки. Преимущества:

- высокое разрешение рисунка;

- меньшие прямые расходы за счет отсутствия операции нанесения и удаления металлорезиста.

Недостатки:

повышенные капиталозатраты для оснащения электрохимических операций;

- сложность управления процессом дифференциального травления.

3.3 Рельефные платы

Принципы изготовления рельефных плат можно без сомнений отнести к полуаддитивным методам, поскольку в их основе заложено использование нефольгированных подложек. Рельефные платы (РП) представляют собой диэлектрические основания, в которые углублены медные проводники, выполненные в виде металлизированных канавок, и сквозные металлизированные отверстия для монтажа выводов и соединения трасс на двух сторонах платы.

Авторами большинства распространенных конструкций и технологий РП в нашей стране являются русские изобретатели А.В. Богданов и Ю А. Богданов.

Один из наиболее распространенных методов изготовления РП П включает следующие основные операции:

• Выполнение рельефа проводников — углублений по трассам проводников и сверление отверстий. Если рельеф выполняется фрезерованием; сначала он выполняется на одной стороне: затем на другой. Сверление конусным сверлом с двух сторон платы; так что конусы сходятся, как показано на рисунке. Рельеф можно выполнить методами тиснения, прессования и литья.

• Очистка поверхности РП. С целью обеспечения равномерности последующей химической металлизации поверхностям РП придают шероховатость.

• Металлизация поверхностей и отверстий: химическое меднение или вакуумная металлизация толщиной 0,5... 1 мкм усиливаются гальваническим наращиванием меди до толщины 25...40 мкм.

• Нанесение защитного резиста — покрытие всей поверхности, рельефа и отверстий металлизированной заготовки кислотостойкой защитной краской (жидкой спиртоканифольной смесью или нитрокраской, нитрошпаклевкой).

• Удаление защитного резиста с пробельных мест (зернением, шлифованием). Защитная краска остается во всех углублениях — элементах проводящего рисунка. Обнажаются для травления пробельные места.

Операция зернения обычно проводится в так называемых «зер-нильных установках» — вибрирующих бункерах, в которые, кроме рельефной заготовки, помещены керамические шарики. Многочисленные удары шариков по заготовке «оббивают» краску с пробельных мест. Диаметр керамических шариков выбирают таким, чтобы удары не могли «выбить» краску из углублений рельефа и отверстий.

Шлифование поверхности пробельных мест, как правило, производится с помощью вибрационных машин.

• Травление металла с пробельных мест. Удаление медного покрытия с незащищенных краской пробельных мест проводится в кислотных растворах, не растворяющих защитные краски.

• Лужение проводящего рисунка для обеспечения паяемости и защиты меди от окисления. Лужение производят путем погружения заготовки в ванну с расплавленным легкоплавким припоем.

Модификация этой последовательности операции предусматривает предварительную тонкослойную металлизацию рельефной заготовки и накатка краски на пробельные места. Это позволяет

осуществить локальное гальваническое наращивание меди только в канавки и отверстия. После дополнительного гальванического осаждения металлорезиста в рельеф, удаляют краску с пробельных мест и стравливают медь с этих участков.

4. Комбинированные методы

Комбинированные методы объединяют в себе все приемы изготовления печатных плат, необходимые для изготовления печатных проводников и металлизированных отверстий. Поэтому они называются комбинированными. В зависимости от последовательности операций формирования печатных проводников и металлизированных отверстий различают комбинированный позитивный метод (используются фотошаблоны — позитивы) и комбинированный негативный (используются фотошаблоны — негативы).

4.1. Комбинированный негативный метод

В негативном методе сначала вытравливаются проводники, и затем металлизируются отверстия. Метод возник, когда в производстве еще отсутствовали сверлильные станки с программным управлением, и платы были вынуждены сверлить вручную по рисунку схемы (по контактным площадкам). Поскольку после травления рисунка нужно было не только сверлить отверстия, но и их металлизировать, принимались меры для создания проводящего подслоя в отверстиях, но не на поверхности платы. Для этого перед сверлением плату покрывают защитной «лаковой рубашкой», сверлят через нее отверстия

и химически металлизируют всю заготовку. Лаковую рубашку наносят так, чтобы она легко отслаивалась, и после ее удаления химически осажденный металл остается только в отверстиях. Поскольку рисунок схемы уже вытравлен, металлизированные отверстия, подлежащие электрохимической металлизации, не имеют электрического соединения с катодом гальванической ванны. Его создают или проводом, нанизывая на него все отверстия платы, или мягкими проводящими подушками, поддуваемыми воздухом или наполняемыми водой для надежного электрического контактирования по всей поверхности заготовки. Естественно, что подушки могут располагаться только с одной стороны платы, оставляя другую открытой для электролита металлизации. Чтобы обеспечить равномерность металлизации отверстий, в процессе осаждения заготовки меняют сторонами. Схема процесса комбинированного негативного метода изготовления печатных плат показана на Недостатки метода:

- при металлизации отверстий открытые участки диэлектрического основания насыщаются химическими растворами и получают за счет этого повышенную проводимость. Надежность изоляции, реализуемая этим методом, — низкая;

для гальванической металлизации отверстий возникают большие затруднения для организации электрического контакта стенок отверстий с катодом гальванической ванны. Это обуславливает наличие заметного количества непрокрытых или плохо прокрытых отверстий;

- при отделении лаковой рубашки возможно частичное разрушение проводящего подслоя в отверстиях. Условия для электрохимической металлизации нарушаются.

В связи с этим негативный метод уступил в распространении позитивному.

4.2 Комбинированный позитивный метод

Как уже отмечалось, единственным преимуществом негативного метода на ранних стадиях развития производства печатных плат с металлизированными отверстиями являлась возможность сверления отверстий по сформированному рисунку печатной платы, когда контактные площадки можно было использовать как мишень для ручного сверления отверстия. С появлением высокопроизводительных сверлильных станков с ЧПУ это единственное преимущество негативных методов исчезло.

В позитивном методе травление рисунка происходит после металлизации отверстий, а для соединения металлизируемых отверстий с катодом используется еще не вытравленная фольга, изначально присутствующая на поверхности заготовки.